Перспективным развивающимся направлением развития технологии отбелки на данный момент является обработка сульфатной целлюлозы ферментами типа ксиланаз. Многие заводы в различных странах (Финляндия, Швеция, Канада) применяют такие ферменты для уменьшения расхода отбеливающих реагентов и снижения загрязнения окружающей среды хлорорганическими соединениями.
При ферментной обработке ксиланазами разрушается небольшая часть расположенного на поверхности волокон ксилана, разрываются лигноуглеводные связи, что делает остаточный лигнин сульфатной целлюлозы более доступным, значительно облегчается его удаление различными отбеливающими реагентами. При этом достигается экономия химикатов, снижается сброс токсичных хлорсодержащих органических соединений. Важным преимуществом ферментной обработки является то, что внедрение этого процесса не требует больших затрат. Опыт промышленной эксплуатации выявил высокую экономическую эффективность такой обработки – по данным зарубежных предприятий экономия в расходе химикатов составляет 1 — 3 доллара на 1 т целлюлозы.
АГТУ на Котласском и Архангельском ЦБК проведены производственные испытания технологии ферментной обработки сульфатной хвойной и лиственной целлюлозы перед ее отбелкой. Проверено действие фермента ксиланазы под торговой маркой PULPZYME HС компании «NOVOZYMES» A/S (Дания), который успешно используется на ряде зарубежных предприятий. Эта работа проводилась совместно с компанией ОАО «Росалко», осущуствляющей продвижение, внедрение и адаптацию высокоэффективных ферментативных технологий в различных отраслях промышденности России.
В промышленных условиях подтвердилась высокая эффективность ферментной технологии. Улучшение белимости сульфатной целлюлозы обеспечивает высокую экономическую выгоду от применения фермента за счет экономии диоксида хлора и гипохлорита натрия. Установлено, что снижение расхода отбеливающих химикатов (по активному хлору) может составлять 10…20 % в зависимости от вида целлюлозы, ее жесткости и применяемой технологии отбелки.
Появляется возможность экономить любые отбеливающие химикаты, особенно на первых стадиях отбелки. При этом могут быть решены задачи как уменьшения сброса хлорорганических загрязнений, так и снижения затрат на отбелку за счет экономии наиболее дорогостоящих химикатов, таких как диоксид хлора, гипохлорит натрия или пероксид водорода. Эффективность действия фермента PULPZYME HС и экономический эффект оказались значительно выше при производстве беленой сульфатной хвойной целлюлозы. Это связано с более высокой жесткостью этой целлюлозы после варки, что приводит к большему расходу реагентов на отбелку и, соответственно, увеличению их экономии в кг/т целлюлозы. Фермент PULPZYME HС не оказывает отрицательного влияния на вязкость и прочность сульфатной лиственной и хвойной целлюлозы.
Все качественные показатели беленой целлюлозы были высокими и находились в пределах норм, установленных каждым предприятием. Для внедрения новой технологии на предприятии необходимо определить оптимальные условия работы фермента в зависимости от вида целлюлозы и разработать технологические решения по его применению в условиях конкретного производства с присущим ему оборудованием и технологией.
Сотрудники нашего университета имеют практический опыт работы в этом направлении и готовы совместно со специалистами предприятий провести лабораторные исследования, определить оптимальную точку введения фермента в технологический процесс, разработать технологический регламент и принять участие в промышленных испытаниях.
Основные параметры процесса обработки целлюлозы ферментом, которые необходимо обеспечить в производстве:
-температура 40 — 650С -продолжительность 30 — 120 мин -значение рН 7 — 9 -концентрация целлюлозы 3 — 12 % -расход фермента -для лиственной целлюлозы 0,4 — 0,6 кг/т
-для хвойной целлюлозы 0,6 — 1,0 кг/т
Таким образом, следует обеспечить заданную продолжительность обработки, кроме того, до введения фермента необходимо снизить температуру массы до 40…60 0С. Чтобы уменьшить рН суспензии целлюлозы до оптимального, необходимо добавить кислоту. Учитывая, что фермент PULPZYME HС успешно работает в нейтральной и слабощелочной среде, расход кислоты или кислых оборотных вод оказывается небольшим. Концентрация целлюлозы не имеет существенного значения, поэтому обработку можно вести как при средней, так и при низкой концентрации массы. В качестве емкости для обработки реально использовать башни высокой и низкой концентрации, идеальным вариантом является обработка ферментом в свободной башне отбелки, если такая имеется. Дозировка раствора фермента проводится отдельным небольшим насосом в зависимости от производительности отбельного цеха. Фермент поставляется, как правило, в виде раствора в контейнерах и может храниться без ухудшения качественных показателей при обычной температуре в течение нескольких месяцев. Таким образом, подтверждено, что ферментная обработка сульфатной целлюлозы ксиланазами – это перспективный подход к совершенствованию процесса отбелки сульфатной целлюлозы.
Новожилов Е.В. (Архангельский государственный технический университет), Петровичев В.А. (компания ОАО «Росалко»), Мягких И.В. (компания «NOVOZYMES» A/S (Дания)
Последнее обновление 12.08.2020
