Nghiên ứu sử dụng enzyme xylanaza để tẩy trắng bột giấy của nhà máy giấy bãi bằng

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

LUẬN V N THẠC SĨ KHOA HỌC Ă

NGHI Ê N CỨU Ử ỤNG ENZYME XYL S D ANA ZA ĐỂ TẨY TRẮNG

B ỘT GIẤY ỦA C CÔ NG TY GIẤY ÃI ẰNG B B

NGÀNH: CÔNG NGHỆ HÓA HỌCCHUYÊN NGÀNH: C NG NGHỆ ENLULZA V GIẤYÔ X À

hướng ẫ d n tận ình, chỉ ảo t b và t m i ạo ọi đ ều kiện thuận ợi cho t i hoàn thành l ô

t ốt luận ăn này v

Tôi xin ch n thành ảm ơn sự ủng ộ, giúp đỡ ề ọi ặt ủa ác thầyâ c h v m m c c

cô giáo rong Bộ t môn C ng nghệ enluloza v giấy, Khoa C ng nghệ Hoô x à ô á

học, Đại ọc ách khoa H h B à N Tôội i xin cám ơ ập thể giáo vi n khoa c ng n t ê ônghệ trường Cao đẳng nghề Công nghệ ấy và C i gi ơ Đ ện Phú Thọ đã t i ạo đ ều

kiệnthuận ợi cho t i trong qu l ô á trình àm l nghi n ê c ứukhoa học

Cuối ùng, cho phép i xin cảm ơn gia đình và b bè ạn đã chia sẻ

những ó ăn và t mkh kh ạo ọi i đ ều kiện thuận ợi cho t i trong su l ô ốt thời gian nghiên cứu và thực ện hi luận ăn tại v Trường Đại ọc B h ách khoa Hà Nội

Hà Nội, tháng 10 năm 2009

Tác giả - Hồ Thị Thuý Liên

Lời cám ơn 5

Danh mục các hình 6

Danh mục các bảng 7

M ở đầu 9

Chương I: Tổng quan ề sử dụng enzyme cho sản xuất bột giấyv 13

1.1 Khái quát về enzym và một số tính chất của chúng 13

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phản ứng được xúc tác bởi enzym 15

1.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme 15

1.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất 15

1.2.3 Ảnh hưởng của chất kìm hãm 16

1.2.4 Ảnh hưởng của ion kim loại 17

1.2.5 Ảnh hưởng của pH đến độ bền enzyme 17

1.2.6 Ảnh hưởng ủa nhiệt độ 18 c

1.2.7 Ảnh hưởng ủa đ ều kiện ảo quản đến độ ền cuả enzyme 20 c i b b 1.2.8 Các yếu tố khác 20

1.3 Các phương pháp xác định hoạt độ của enzym 21

1.4 Tình hình sản xuất và ứng dụng enzym ở Việt Nam và trên thế giới 23

1.5 Ứng dụng enzym trong công nghiệp giấy 25

1.5.1 Cơ sở lý thuyết 25

1.5.2 Tổng quan các nghiên cứu sử dụng enzyme cho tẩy trắng bột giấy 34

1.6 Kết luận 46

Chương II: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 47

2.1 Chuẩn bị nguyên liệu cho nghiên cứu 47

2.5 Chuẩn bị mẫu bột giấy cho xác định tính chất cơ lý 50

2.6 Các phương pháp phân tích tính chất bột giấy 50

Chương III: Kết quả và thảo luận 52

3.1 Xác định hoạt độ của enzym 52

3.2 Xác định tính chất của bột sunfat chưa tẩy trắng 52

3.3 Xác định ảnh hưởng của mức dùng enzym tới độ trắng của bột sunfat tẩy trắng 53

3.4 Ảnh hưởng của thời gian xử lý bằng enzym tới độ trắng của bột 56

3.5 Ảnh hưởng của xử lý bột sunfat bằng enzym tới tốc độ hoà tan lignin 58

3.6 Xác định mức giảm hoá chất tẩy trong quá trình tẩy trắng sử dụng enzyme 61

3.7 Ảnh hưởng của xử lý enzym tới hàm lượng pentozan trong bột giấy sunfat 62

3.8 Ảnh hưởng của enzym tới quá trình nghiền bột sunfat 63

3.9 Ảnh hưởng của enzym tới tính chất của bột giấy 64

Kết luận 66

Kiến nghị những nghiên cứu tiếp theo 67

Tài liệu tham khảo 68

Phụ lục 71

Tóm ắt luận ăn 73 t v

MỞ ĐẦU

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 Theo Hiệp hội bột giấy và giấy Việt Nam, mặc dù chịu ảnh hưởng của khủng hoảng kinh tế song tiêu dùng giấy Việt Nam năm 2008 vẫn đạt mức bình quân đầu người 22- 23 kg và lượng giấy tiêu thụ trong nước năm 2008 là khoảng 1,98 triệu tấn Dự đoán đến năm

2020 mức tiêu dùng giấy bình quân đầu người sẽ đạt khoảng 50 kg, tức lượng giấy tiêu dùng trong nước sẽ vào khoảng 5 triệu tấn/năm, sản lượng giấy trong nước đạt khoảng 3,6 triệu tấn, bột giấy đạt 1,8 triệu tấn

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 giấy, bột giấy tập trung với công suất đủ lớn, đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu Đến năm 2020, đáp ứng 70% nhu cầu tiêu dùng trong nước, đẩy mạnh xuất khẩu các mặt hàng giấy, tạo thế cạnh tranh với các thị trường trong khu vực và quốc tế; xây dựng vùng nguyên liệu giấy tập trung nhằm đáp ứng đủ nhu cầu nguyên liệu để cung cấp cho sản xuất 600.000 tấn bột giấy vào năm 2010 và 1.800.000 tấn vào năm 2020, tạo điều kiện để xây dựng các nhà máy chế biến bột giấy tập trung, quy mô lớn Phấn đấu đến năm 2010, trồng được 470.000 ha rừng nguyên liệu, sản xuất được 600.000 tấn bột giấy và 1.380.000 tấn giấy; đến năm 2020, trồng thêm 907.000 ha rừng nguyên liệu, sản xuất được 1.800.000 tấn bột giấy và 3.600.000 tấn giấy

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 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

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 enzyme 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

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 enzyme (kể cả enzyme tái tổ hợp), các chế phẩm vi sinh, các hoạt chất sinh học đáp ứng nhu cầu phát triển ngành công nghiệp chế

biến.Nghiên cứu tạo ra các công nghệ sinh học tiên tiến ở trong nước, kết hợp với việc nhập khẩu và làm chủ các công nghệ sinh học hiện đại trong lĩnh vực công nghiệp chế biến của nước ngoài phù hợp với điều kiện sản xuất ở nước

ta Ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả các công nghệ này vào sản xuất để chủ động tạo ra các sản phẩm công nghiệp chế biến có chất lượng tốt và sức cạnh tranh cao trên thị trường;

Phát triển mạnh và bền vững ngành công nghệ sinh học phục vụ lĩnh vực công nghiệp chế biến, tạo lập 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

Nhà máy giấy Bãi Bằng (Tổng Công ty giấy Việt Nam) là nhà máy duy nhất ở nước ta sản xuất bột sunfat, có công suất 61.000 tấn bột/năm, nấu bột bằng phương pháp sunfat kết hợp với tẩy trắng sử dụng chất tẩy truyền thống (clo nguyên tố và natri hypoclorit) Mặc dù giai đoạn 2000-2004 đã được đầu

tư cải tiến kỹ thuật-công nghệ, song hiện nay tổng mức tiêu hao clo vẫn ở khoảng 50 60 kg/tấn bột Với mức nước thải từ phân xưởng tẩy khoảng 2500-

m3/tấn bột, lượng nước thải tạo ra là 19.000 - 20.500 m3/ngày đêm Nhà máy đang gặp nhiều khó khăn trong việc xử lý nước thải này đạt yêu cầu với chi phí hàng tỉ đồng và công nghệ xử lý phức tạp

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 di oxit clo, ozon, hydropeoxit, …, trong đó ứng dụng công nghệ sinh học là biện pháp hiệu quả và phù hợp với xu hướng phát triển của thời đại…

Để có thể mạnh dạn áp dụng các công nghệ thân thiện môi trường cần có các nghiên cứu khả thi, vì vậy trong khuôn khổ luận văn này tôi đã tiến hành nghiên cứu sử dụng enzyme xylanaza để tẩy trắng bột giấy của nhà máy giấy Bãi Bằng

Mục tiêu của đề tài là xác lập hiệu quả của xử lý bột giấy bằng xylanaza

trong quá trình tẩy trắng và ảnh hưởng của nó tới tính chất của bột giấy

Đối tượng nghiên cứu là bột giấy sunfat chưa tẩy trắng của nhà máy

giấy Bãi Bằng (Tổng Công ty Giấy Việt Nam)

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

- Xác định ảnh hưởng của mức dùng enzyme và thời gian xử lý tới độ trắng của bột giấy;

- Xác định ảnh hưởng của xử lý enzyme tới sự biến đổi của xylan trong bột giấy

- Xác định ảnh hưởng của xử lý enzyme tới khả năng giảm mức tiêu

hao chất tẩy trắng sử dụng enzyme

- Đánh giá tính chất của bột giấy

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

- Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc xây dựng các quy trình công nghệ tẩy trắng bột sunfat ở nước ta áp dụng công đoạn xử lý enzyme, nhằm giảm mức tiêu hao hóa chất tẩy, đáp ứng mục tiêu hoàn thiện và áp dụng các công nghệ thân thiện môi trường hơn trong công nghiệp giấy

- Là tài liệu tham khảo tốt trong lĩnh vực hóa học và công nghệ sản xuất bột giấy, ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghiệp chế biến

C HƯƠNG I:

TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG ENZYME

TRONG SẢN XUẤT BỘT GIẤY

1.1 Khái quát về enzyme và một số tính chất của chúng

Enzyme là các chất xúc tác sinh học cấu tạo từ các phân tử protein, có khả năng hòa tan trong nước và dung dịch muối loãng, phân tử lượng lớn 20.000–1.000.000 Dal.[5]

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

- Cường lực xúc tác lớn: trong điều kiện thích hợp các enzyme 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 enzyme 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 enzyme hoạt động ở nhiệt

độ 35oC– 40oC, 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;

- Dễ kiếm, rẻ tiền Enzyme có thể thu được từ nhiều nguồn động vật, thực vật, vi sinh vật… Đặc biệt vi sinh vật là nguyên liệu tốt nhất vì có tốc độ sinh trưởng, phát triển nhanh trên các môi trường không đắt tiền Hơn nữa, ta

có thể chủ động điều khiển quá trình sinh tổng hợp enzyme nhằm nâng cao hàm lượng enzyme trong tế bào một cách dễ dàng Các loại enzyme sử dụng

trong công nghiệp rất đa dạng Mỗi một ngành lại có sự đặc thù nhất định.Với những ưu điểm vượt trội các chế phẩm enzyme được sản xuất ngày càng nhiều và được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế Enzyme đã góp phần thay đổi và môi trường… đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội Hàng năm lượng enzyme nâng cao một số quá trình công nghệ trong chế biến thực phẩm, nông nghiệp, y tế, được sản xuất ra trên thế giới đạt khoảng trên 300.000 tấn với trị giá trên 500 triệu USD được phân bố trong các lĩnh vực khác nhau.[1]

Cơ chế tác dụng của enzyme 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:[2]

Khi enzyme 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 enzyme tự do:

E + S ES P + E

Một phản ứng như vậy diễn ra qua 3 giai đoạn:

- Giai đoạn thứ nhất: Enzyme tác dụng với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành phức enzyme cơ chất (ES) không bền Phản ứng này diễn ra rất nhanh -

và đòi hỏi năng lượng hoạt hóa thấp Liên kết chủ yếu được tạo thành giữa E

và S trong phức ES là liên kết tương tác tĩnh điện, liên kết hidro, tương tác Vander waal

- Giai đoạn thứ hai: Sảy ra sự biến đổi cơ chất dẫn tới sự kéo căng và phá vỡ các liên kết đồng hóa trị

- Giai đoạn thứ ba: Sản phẩm được tạo thành, còn enzyme được

giải phóng ra dưới dạng tự do, nguyên dạng

Đây là một quá trình tương đối phức tạp, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu

-

tố hóa lý học

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến các quá trình được xúc tác bởi

enzyme [1]:

1.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme:

Trong điều kiện thừa cơ chất, tốc độ phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào [E]:

Hình 1.1: Sự phụ thuộc vận tốc phản ứng vào nồng độ enzyme

1.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất:

Cả Henri (1903), Michaelis & Menten (1913) đều đã đưa ra phương trình biểu diễn mối liên hệ giữa vận tốc phản ứng và nồng độ cơ chất ([S]) giống nhau, tuy nhiên Henri nhấn mạnh tầm quan trọng của vận tốc (V), còn Michaelis & Menten lại nhấn mạnh tầm quan trọng của vận tốc ban đầu (V0) của phản ứng, theo đó:

V

[E]

[ ]

[ ]S K

S V v

s o

Hình 1.2 Biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất

1.2.3 Ảnh hưởng của chất kìm hãm (inhibitor):

Các chất kìm hãm (I) hay chất ức chế là những chất làm giảm tốc độ phản ứng do enzyme xúc tác

Về bản chất, chúng là các ion, các chất vô cơ, chất hữu cơ hoặc có thể

là 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 (inactivator)

Khi có mặt các chất kìm hãm thuận nghịch, chúng kìm hãm enzyme 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

Các chất kìm hãm có thể tác dụng theo nhiều kiểu: Cạnh tranh ( m ột

phần hay toàn phần); Không cạnh tranh;

1.2.4 Ảnh hưởng của các ion kim loại:

Các ion kim loại có thể kìm hãm hoặc kích hoạt quá trình xúc tác của enzyme Tác dụng của ion kim loại phụ thuộc nhiều vào nồng độ của chúng Giới hạn nồng độ là khác nhau đối với từng loại ion riêng biệt

Tác dụng của ion kim loại có mối quan hệ qua lại giữa enzym và cơ chất

Tác dụng kích hoạt của ion kim loại có tính đặc hiệu, mỗi ion kim loại thường kích hoạt một loại enzyme xúc tác cho 1 kiểu phản ứng nhất định

và cũng thay đổi tùy dạng ion

Ví dụ: Mg2+ hoạt hóa các enzyme mà cơ chất được phosphoryl hóa như pyrophosphatase (cơ chất là pyrophosphate), adenosintriphosphatase (cơ chất

là ATP) Các cation kim loại có thể có tính đặc hiệu, tính đối kháng và tác dụng còn tuỳ thuộc vào nồng độ

Tính chất hoạt hóa của các cation kim loại:

- Mỗi cation kim loại hoạt hóa cho một kiểu phản ứng nhất định

- Cation kim loại có tính đặc hiệu tương đối hay tuyệt đối

- Cation kim loại có thể có sự đối kháng ion

- Phụ thuộc nồng độ cation kim loại

- Cation kim loại làm thay đổi pH tối thích

- Phụ thuộc bản chất cation kim loại

1.2.5 Ảnh hưởng của pH đến độ bền của enzyme:

Sự phân li 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 ở phân tử phân tử enzyme, dẩn đến giá trị xúc tác khác nhau phụ thuộc vào giá trị pH

Như đã biết mỗi enzyme có một pH tối thích, mỗi enzyme có đường biểu diễn ảnh hưởng pH lên vận tốc của phản ứng do enzyme xúc tác có dạng như hình 1.3

Độ bền của enzyme cũng phụ thuộc vào trạng thái ion hoá của phân

tử, phần lớn các enzyme bền trong khoảng 5<pH<9

Hình 1.3 : Ảnh hưởng của pH đến độ bền của enzyme

Bản chất hoá học (thành phần hóa học) của dung dịch đệm cũng ảnh hưởng tới độ bền, hoạt độ của enzyme

1.2.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Vận tốc phản ứng do enzyme xúc tác chỉ tăng lên khi tăng nhiệt độ trong một giới hạn nhất định, chưa ảnh hưởng tới cấu trúc của enzyme

Đại lương đặc trưng cho ảnh hưởng của nhiệt độ đến vận tốc phản ứng

là hằng số Q10:

Toptcủa một enzyme chỉ có nghĩa khi ở điều kiện đó enzyme có hoạt

độ cao nhất

Hoạt độ

Hình 1.4 : Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt độ của enzyme

Đối với phản ứng do enzyme xúc tác cũng có thể áp dụng được quy luật này nhưng chỉ trong một phạm vi nhất định Do bản chất enzyme là protein

nên khi tăng nhiệt độ lên trên 40-50 C sẽ xảy ra quá trình phá hủy chất xúc tác Ngoài khoảng nhiệt độ thích hợp, tốc độ phản ứng do enzyme xúc tác sẽ giảm Nhờ có sự tồn tại nhiệt độ tối ưu đối với enzyme mà người ta phân biệt được phản ứng hóa sinh với các phản ứng vô cơ thông thường

Mỗi enzyme có một nhiệt độ thích hợp khác nhau, phần lớn phụ thuộc vào nguồn cung cấp enzyme, thông thường ở trong khoảng từ 40-60 0C Cũng

có enzyme có nhiệt độ thích hợp rất cao như enzyme của những chủng ưa nhiệt

1.2.7 Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến độ bền của enzyme

Ở khoảng 70oC thì phần lớn enzyme bị mất hoàn toàn hoạt tính, gọi là nhiệt độ tới hạn Trong khoảng tới hạn enzyme 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, Chính vì vậy điều kiện bảo quản enzyme khi sử dụng là yếu tố rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới mức tiêu hao enzyme cho phản ứng

1.2.8. Các yếu tố khác

- Ánh sáng: Có ảnh hưởng khác nhau đến từng loại enzyme, 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, enzyme ở trạng thái dung dịch bền hơn khi được kết tinh ở dạng tinh thể, nồng độ enzyme trong dung dịch càng thấp càng kém bền, tác động của tia tử ngoại sẽ tăng lên khi nhiệt độ Ví dụ: dưới tác động của tia tử ngoại ở nhiệt độ cao, enzyme 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 enzyme có nồng độ thấp Có thể do tạo thành những gốc tự do, từ đó tấn công vào phản ứng enzyme

- Sóng siêu âm: Tác động rất khác nhau đối với từng loại enzyme, có enzyme bị mất hoạt tính, có enzyme lại không chịu ảnh hưởng

Độ bền phụ thuộc vào trang thái của tồn tại enzyme, càng tinh khiết ì thenzyme càng kém bền, dịch càng loãngng thì độ bền càng kém

1.3 Các phương pháp xác định hoạt độ của enzyme[3].[5]

Phân tích liên tục là phương pháp đo cơ chất bị biến đổi hay sản ph: ẩm tạo thành một cách liên tục theo thời gian Tuy nhiên yêu cầu đối với thiết bị

đo là phải có bộ phận ổn định nhiệt Đây là mặt hạn chế của phương pháp Đồng thời, do phải theo dõi sự biến đổi của chất phản ứng một cách liên tục nên khó thực hiện phân tích hoạt độ nhiều mẫu enzyme cùng lúc

Phân tích gián đoạn: là phương pháp cho enzyme tác dụng với cơ chất sau một khoảng thời gian nhất định thì ngừng phản ứng enzyme và sau đó đo lượng cơ chất còn lại hoặc sản phẩm tạo thành Để ngừng phản ứng có thể dùng các tác nhân làm mất hoạt tính của enzyme như tăng nhiệt độ cao, thay đổi pH, dùng chất tạo phức hay tách enzyme ra khỏi hỗn hợp…Phương pháp này khắc phục những hạn chế của phương pháp đo liên tục, phản ứng có thể tiến hành trong tủ ấm hay bể nhiệt ổn định, có thể tiến hành một lúc nhiều mẫu…tuy nhiên vấn đề đặt ra là phải tìm cách làm ngưng phản ứng bằng cách thích hợp nhất

Dựa theo nguyên tắc xác định hoạt độ trên, có thể xác định theo một hoặc một số phương pháp chính sau đây:

- Phương pháp đo độ nhớt: Dùng nhớt kế đo sự biến đổi độ nhớt của dung dịch phản ứng Áp dụng với các enzyme mà cơ chất có độ nhớt cao hơn hẳn so với sản phẩm (chất có phân tử lớn như axit nucleic, protein, xenluloza)

- Phương pháp phân cực kế: Sử dụng khi cơ chất và sản phẩm có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực và có góc quay riêng khác nhau

- Phương pháp đo áp suất hay áp kế: Dùng với các phản ứng enzyme có

sự tiêu hao hay sinh khí, như các phản ứng oxy hóa, phản ứng tách loại nhóm cacboxyl, tách loại amin Phản ứng sinh khí hay tiêu hao khí có thể diễn ra trực tiếp hoặc gián tiếp

- Phương pháp quang phổ kế Được sử dụng phổ biến hiện nay, dựa trên : khả năng hấp thụ ánh sáng ở các bước sóng xác định của cơ chất, hoặc sản phẩm phản ứng

- Phương pháp chuẩn độ: Dùng cho các phản ứng enzyme có sự hình thành axit hoặc bazơ Phương pháp này yêu cầu duy trì pH của môi trường cố định, lượng kiềm hoặc axit chuẩn dùng để chuẩn độ theo thời gian phản ánh hoạt độ của enzyme

- Phương pháp sắc ký Sử dụng sắc ký để phân tách sản phẩm phản : ứng, như tách amino axit sau khi cho hai enzyme aminotranspherase lên cơ chất hay protein tác dụng lên cơ chất và sau đó dịnh lượng các amino axit thu được Đây là phương pháp tốn nhiều thời gian, vì vậy phương pháp ày n

ít sử dụng

- Phương pháp hóa học Dùng các phản ứng hóa học để định lượng cơ : chất mất đi hay lượng sản phẩm tạo thành Thông thường phải chọn phản ứng tạo nên các phức chất màu có độ hấp thu ánh sáng cực đại ở vùng nào

đó để từ đó định lượng hợp chất này

- Phương pháp định lượng cơ chất còn lại hay sản phẩm tạo thành có thể đơn giản là sự đo cơ chất còn lại hay sản phẩm tạo thành một cách trực tiếp Tuy nhiên trong nhiều trường hợp có thể đo một cách gián tiếp và do đó phép đo phức tạp hơn

- Phương pháp phóng xạ Dựa trên sự hình thành các bức xạ của các chất : đồng vị phóng xạ gắn vào cơ chất tại nhóm chức thích hợp để có thể đo độ phóng xạ (sự phân rã) của cơ chất còn lại, hay sản phẩm tạo thành Thường áp

dụng xác định hoạt độ các enzyme mà các phương pháp thông thường không

Bên cạnh những phương pháp phân tích hoạt độ có tính định lượng nêu trên, nhiều trường hợp phân tích định tính hay bán định lượng cũng được sử dụng để nhanh chóng bước đầu xác định sự có mặt của enzyme Thường được dùng nhiều hơn hết là phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch có chứa đệm và

cơ chất (tinh bột với amylase, casein với protease…) sau đó nhuộm màu (iot nhuộm với tinh bột, xanh coomassie hay amido đen với casein…) để phát hiện hay đánh giá hoạt độ enzyme qua vòng phân giải cơ chất Để khẳng định chắc chắn bản chất phản ứng có phải do enzyme xúc tác hay không, người ta

xử lý nhiệt (vì phần lớn enzyme có bản chất protein (hay RNA) đều mất hay giảm phần lớn hoạt tính xúc tác sau khi xử lý ở nhiệt độ cao Trong một số trường hợp có thể dùng chất ức chế đặc biệt khẳng định sự có mặt của enzyme trong mẫu phân tích (azid natri ức chế đặc hiệu catalase, phenyl methyl sunfonyl fluorid-PMSF ức chế đặc hiệu các protease serine…)

1.4 Tình hình sản xuất và ứng dụng enzyme ở Việt nam và trên Thế giới

Hiện nay, việc sản xuất các chế phẩm enzyme đã và đang phát triển mạnh mẽ trên qui mô công nghiệp Thực tế đã có hàng nghìn chế phẩm enzyme 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 enzyme 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 hãng sản xuất enzym với trên 60 nhà cung cấp lớn Hai hãng sản xuất enzym lớn nhất hiện nay là Novozymes và e Gist Brocades của Đan Mạch chiếm trên 60% lượng enzym trên thị trường e Tiếp đến là Mỹ (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 e yếu để phục vụ trong nước Phần lớn enzyme được sử dụng ở mức độ công nghiệp đều thuộc loại enzyme đơn cấu tử xúc tác cho phản ứng phân huỷ Khoảng 70% chế phẩm là enzyme thủy phân sử dụng để thuỷ phân các cơ chất tự nhiên.Các protease là enzyme được sử dụng nhiều nhất hiện nay, dùng trong quá trình đông tụ sữa sản xuất fomat, làm mềm thịt, sản xuất chất tẩy rửa, thuộc da Tiếp đến là các enzyme nhóm hydratcacbonat như Amylase, xylanaza, cellulase, pectinase… sử dụng nhiều trong chế biến thực phẩm, thức ăn gia súc, công nghiệp dệt, công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy [22].Việc nghiên cứu và ứng dụng enzyme ở Việt Nam mới chỉ được chú ý trong vài thập niên trở lại đây Cho đến nay, nước ta chưa có một enzyme 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 enzyme pepsin từ dạ dày (Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội), bromelin từ dứa (Đại học Quốc Gia), α- Amylase, glucoseAmylase, protease từ vi sinh vật (Viện Công nghiệp thực phẩm)…

Những chế phẩm enzyme 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…Enzyme 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 enzyme lacaza, xylanaza hay mananaza ứng dụng cho tẩy trắng bột giấy mới chỉ đang bắt đầu triển khai

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

1.5 Ứng dụng enzym trong công nghiệp giấye

1.5.1 Cơ sở lý thuyết

Như đ ã biết màu sẫm của bột giấy (bột hóa) sau nấu là do lignin còn sót lại trong bột gây nên Enzyme phân huỷ lignin đã được sử dụng ể xử lý phần đlignin này, nhưng kết quả ch a đư ạt được như mong đợi Trong khi đó, hiện nay tác nhân tẩy trắng sinh học đang được sử dụng hiệu quả là enzyme phân huỷ hemixenluloza (các hemixenlulaza) ẩy trắng với sự trợ giúp của Tenzyme, và cụ thể là dùng enzyme phân huỷ hemixenluloza rất hiệu quả, dựa trên thực tế là khi một phần hemixenluloza có trong bột sau nấu bị thuỷ phân

dưới tác dụng của hemixenlulaza thì khả n ng tách và hòa tan lignin vào dung ădịch tăng lên

Nhờ xử lý bột giấy bằng enzyme trước khi tiến hành các công oạn tẩy đtrắng thông th ờng khác, ta có thể giảm l ợng hóa chất (nh hợp chất clo) ư ư ư dùng cho quá trình tẩy, bằng cách đó cũng giảm được lượng chất thải ộc hại đ

thải ra ngoài, cải thiện được môi trường làm việc và giảm ảnh hưởng của sản xuất tới môi trường xung quanh

Như đã nêu trên, về mặt cơ chế hóa học, enzyme tác dụng lên các chủ thể chỉ khi có tiếp xúc trực tiếp, điều đó có nghĩa là sự tạo thành tổ hợp enzyme-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 enzyme vẫn nguyên vẹn và giữ được khả năng thành lập liên kết với phân tử khác của chủ thể (hình 1.5)

enzyme Chủ thể Tổ hợp Enzyme Sản phẩm

Enzyme chủ thểHình 1.5 Cơ chế tác dụng của enzyme

-Chính vì vậy, để enzyme có thể tiếp xúc tốt với chủ thể thì chủ thể 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 chủ thể có thể phù hợp cho các phản ứng với sự tham gia của enzyme

Xuất phát từ cơ sở đó, enzyme đã được nghiên cứu và áp dụng cho tẩy trắng bột giấy lần đầu tiên vào năm 1986 Chỉ trong một thời gian ngắn, đến năm 1990 chúng đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất bột giấy Đến nay các loại enzyme sử dụng cho tẩy trắng bột giấy chủ yếu là các

loại xylanaza Không chỉ trong quá trình tẩy trắng, chúng còn được sử dụng cho nhiều công đoạn khác trong quá trình sản xuất bột giấy và giấy [7,20] Xylanaza 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 xúc tác thủy phân xylan thành các thành phần 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 tiếp theo 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 [6,14]

Đối với hemixenluloza nói chung, do cấu tạo phức tạp nên cần có nhiều loại enzyme khác nhau để phân huỷ hoàn toàn Hai loại enzyme chủ yếu có tác dụng phân huỷ mạnh mạch phân tử hemixenluloza là endo-1,4 β- -D-xylanaza và endo-1,4 β- -D-mananaza Các oligosacarit bị thuỷ phân bởi 1,4 β- -D-xylosidaza, 1,4- -D-β manosidaza và 1,4 β- -D-glucosidaza Trong khi đó các mạch nhánh bị phân huỷ d ới tác dụng của αư -L-arabinosidaza, α-D-glucosidaza và α-D-galactosidaza Các nhóm liên kết este trong hemixenluloza 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 – -D-β 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 [24]

lNgoài xylanaza ra, các enzyme trực tiếp phân hủy lignin, như accaza cũng được nghiên cứu sử dụng Enzyme 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 e bột, nó cần được bổ sung cùng với một chất xúc tác khác để tăng hiệu quả hơn [11]

Sự kết hợp thành công của 2 phương pháp sử dụng enzyme (xử lý bằng xylanaza và bằng laccaza+xúc tác oxy hóa) đã tăng hiệu quả tách loại lignin Đây được xem là một quy trình tẩy trắng thân thiện môi trường có nhiều triển vọng

Quá trình sản xuất bột giấy là quá trình phức tạp bao gồm nhiều phản ứng hóa học, nên một phần lớn enzyme được sử dụng để cải thiện quá trình truyền thống nhằm nhiều mục đích khác nhau

Việc ứng dụng enzyme này hay enzyme khác dựa trên tác dụng mà chúng có thể mang lại khi tác động lên các thành phần của gỗ và bột giấy Các tác dụng của một số enzyme có thể tóm tắt ở bảng1.1[4]:

Bảng 1.1 Tác dụng của enzyme lên một số thành phần của gỗ

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

Xylan Endoxylanaza Khử trùng hợp Tách loại lignin Glucomannan Endomannanaza Khử trùng hợp Tách loại lignin,

Acetylglucomannanesteraza

Độ bền kết tụ giảm

tăng hiệu quả nghiền bột và cải thiện độ bền cơ học

Pectin Polygalacturonaza Khử trùng hợp Tiết kiệm năng

lượng trong công đoạn bóc vỏ

Lignin Laccaza

Mn-peroxydaza

Khử trùng hợp

Trùng hợp hóa

Tăng độ sáng màu Trùng hợp lignin

Các chất khác Lipaza Tăng tính háo

Pulpzyme HA Pulpzyme HB

4.0 - 7.5

6 – 8 7-8.54.0 - 7.55.0 - 7.75.2 7.8-5.0 - 8.07.0 - 8.0

55

55

Sandoz

Solvay

Pulpzyme HC Catazyme HS Catazyme SR Xylanase L8000

7.0 8.0

3 - 5.57- 106.0 - 8.5

Như vậy, cơ chế tác dụng của enzyme trong quá trình tẩy trắng có thể khái quát như sau:

Bột giấy thu được sau khi nấu chứa một lượng nhỏ lignin và

hemixenluloza, chúng liên kết chặt chẽ với nhau Sự liên kết này tạo ra các tổ hợp (giống như một mạng lưới) lignin – hemixenluloza, làm cho quá trình tách 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 Hemixenluloza trong bột giấy

gỗ lá rộng chủ yếu là xylan Có thể nói sự liên kết này tồn tại dưới 2 dạng: sự kết bám của xylan trên bề mặt xơ sợi xenluloza và các liên kết xylan-

xenluloza-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 [10,15]

Để phân huỷ một phần xylan, người ta sử dụng các loại chế phẩm enzyme khác nhau với cùng một mục đích là xúc tác thuỷ phân các liên kết glucozit của đại phân tử xylan Vì vậy, tùy thuộc vào loại enzym (mặc dù chúng đều là các chế phẩm xylanaza) mà hiệu quả thu được có thể khác nhau

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 xenluloza, 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 [17]

Xử lý bằng xylanaza thông thường được thực hiện ở các công đoạn đầu của chu trình tẩy trắng, hậu Tác dụng của xylanaza có thể biểu hiện ở ba hướng chính [12]:

- Giảm hàm lượng lignin, điều này được thể hiện ở trị số Kappa của bột giảm trong quá trình xử lý, tức sau khi xử lý bột giấy bằng enzyme chỉ cần xử

lý bằng dung dịch kiềm cũng có thể tách bổ được một phần lignin nào đó

- Tách loại hexe uronic axit (đối với bột sunfat), làm giảm tiêu hao hóa nchất tẩy;

- Xylanaza có thể tách các phân tử xylan tái kết bám trên bề mặt xơ sợi, nhờ đó mà lignin liên kết cũng bị tách bỏ theo

Tác dụng của xylanaza lên xylan có thể biểu diễn bằng sơ đồ ở hình(1.6)

Hình 1.6: 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 oxi kiềm thì nó được bố trí -

sau công đoạn này, nhằm phát huy tác dụng của enzyme Xử lý bằng bột giấy bằng xylanaza được sử dụng kể cả trong chu trình tẩy trắng ECF, TCF và tẩy trắng bằng clo [14].

Bảng 1.3 Một số ký hiệu quy ước của các công đoạn tẩy trắng bột hóa

2 Xử lý cùng lúc bằng clo và dioxit clo Cl2 + ClO2 C/D

6 Tẩy trắng bằng hydroperoxit H2O2 + NaOH P

7 Xử lý ôxi kiềm (tách loại lignin bằng

-ôxi trong môi trường kiềm)

O2 + NaOH O, O2

*Một số sơ đồ tẩy ECF:

- Quá trình được thực hiện trong điều kiện “mềm”: Hầu hết các enzyme được sử dụng ở nhiệt độ 40 – 60oC và áp suất thường, môi trường trung tính

và các chế phẩm enzyme sử dụng là tuyệt đối an toàn

- Tiền xử lý bột giấy bằng enzyme 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 enzyme giảm 3,4 % so với chi phí cho tẩy trắng thông thường Bột hóa qua xử lý bằng enzyme có chỉ số xé cao hơn

Công ty Jujo của Nhật đã sử dụng enzyme 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 enzyme

để nâng cao độ trắng của bột giấy từ năm 1992 [19]

Năm 1989 ở trung tâm nghiên cứu VTT của Phần Lan đã nghiên cứu và giới thiệu xylanaza một loại enzyme có khả năng phân hủy xylan Tạ– i 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 đả sử dụng xylanaza do công ty Logen cung cấp vào năm

2002 24[ ]

Alexandra Pekaovicova và các cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của xylanaza tới tính chất của bột sunfat g sỗ ồi [18] Nghiên cứu được tiến hành với bột sunfat chưa qua tiền thủy phân và bột sunfat đã qua tiền thủy phân Xylanaza đã được phân lập từ chủng Aspergillus có hoạt ính 8333,5 nkat/ml t

để sử dụng cho tẩy trắng bột giấy Quá trình xử lý bột sunfat bằng xylanaza được thực hiện như sau: Bột được hòa loãng và phối trộn với dung dịch đệm xitrat và xylanaza Mức dùng xylanaza là 500 nkat/g bột 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 70oCvới mức dùng 1% NaOH so với bột khô tuyệt đối và nồng độ bột là 10% Kết thúc qu á trìnhbột được rửa sạch, sấy khô và mang phân tích Trị số Kappa được xác định theo tiêu chuẩn Tiệp Khắc CSN50 0258, độ trắng theo tiêu chuẩn ISO, độ thấu khí của xơ sợi xác định bằng thiết bị đo độ hấp thụ ( Carlo Erba Instrument SO

1900 ) ôth ng qua các đại lượng ấp h thụ nitơ (nitrogen) Diện tích bề mặt hấp thụ được tính theo phương trình BET Sau c mđó ác ẫu được hoà loãng trong

nước được, l và ọc được ho tan trong ethanol v cuối ùng trong n exane à à c -h

Chất à ho tan còn lại được ph n huỷ trong m i trường â ô chân không Kết quả được trình bày tên hình 1.7, 1.8 và bảng 1.4:

Hình 1.7.Sự thay đổi trị số Kappa của bột sunfat so với thời gian xử lý:

(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)

Hình 1.8.Sự thay đổi độ trắng của bột sau xử lý enzyme

(2- Bột sau xử lý bằng xylanaza; 3 Bột sau xử lý bằng xylanaza và trích ly kiềm) -

Bảng 1.4 Ảnh hưởng của tiền thủy phân bột sunfat tới t nh chất của bột í

sunfat Thời gian thủy phân,

36,5 37,6 42,5

Điều đó cho thấy, bột qua tiền thủy phân có hàm lượng xylan tái kết tủa không cao như bột không qua tiền thủy phân vì lượng xylan ít Xylanaza tác động trước hết đối với xylan trên bề mặt thấp nên xylanaza có thể phân hủy được cả lượng xylan dư bên trong xơ sợi và rõ nhất qua độ thấu khí Các mẫu bột sunfat qua tiền thủy phân có khả năng thẩm thấu và độ thấu khí cao hơn bột chưa qua tiền thủy phân

Enzyme manganaza peroxidaza và laccaza là hai loại enzym đã được nghiên cứu để phân hủy lignin trong bột giấy [16] Cả hai loại enzyme manganaza peroxidaza và laccaza đều được nuôi cấy từ nấm Trametes vesicolor Manganasa peroxidasa có thể tách loại lignin đến mức độ nhất định so với lượng ban đầu trong bột Quá trình tẩy trắng tiếp theo bằng hidropeoxit trong môi trường kiềm cho thấy độ trắng của bột tăng thêm 10% ISO so với bột không xử lý bằng enzyme Enzyme laccasa cũng cho hiệu quả tương tự như vậy Thử nghiệm đã được tiến hành với bột của nhà máy giấy ở Canada và xưởng thực nghiệm Paprican: Bột gỗ mềm sau nấu được xử lý oxi-kiềm tới hàm lượng lignin cần thiết, xử lý bằng manganaza được thực hiện trong vòng 24h với cùng một mức dùng enzyme Kết quả thu được trình bày trên bảng 1.5

Bảng 1.5 Ảnh hưởng của xử lý bằng manganazaa peroxidaza tới tính chất

của bột gỗ mềm có hàm lượng lignin ban đầu khác nhau

Trị số Kappa ban đầu

Trị số Kappa cuối cùng Độ trắng (% ISO) Manganasa

peroxidasa

Mẫu đối chứng

Manganasa peroxidasa

Mẫu đối chứng

độ trắng vượt quá giá trị độ trắng sau 24h Kết quả ở (Hình 1.9) cho thấy thời gian xử lý bằng enzyme manganaza peroxidaza 4h đủ để tăng độ trắng của bột lên 6% ISO