Study of enzymatic treatment effects on physical strength in TMP

Abstract

A resistência física é essencial para a integridade do papel fabricado em qualquer uma das suas aplicações. O objectivo deste projeto foi estudar o efeito que o tratamento de TMP por xilanases, mananases, uma celulase e uma lacase teria sobre a resistência à tração, rasgamento e rebentamento do papel fabricado a partir deste tipo de pasta. Curvas de concentração foram efetuadas para cada uma das enzimas a testar na TMP disponível. A pasta foi previamente branqueada com H2O2, 3,00% (w/w) e submetida a 1000 revoluções no refinador PFI. As xilanases foram NS-51191, NS-51207 e NS-51168; as mananases foram NS-51184 e NS-51180; a celulase foi NS-51137; e a lacase foi NS-51003. As curvas de concentração foram repetidas para NS-51180 e NS-51003 de modo a verificar os resultados nos primeiros testes. Também foram medidas características da fibra, a serem comprimento, largura, percentagem de finos, “curl” e “kinks”/mm, bem como TOC. As estratégias típicas de refinação e branqueamento aplicadas tiveram efeitos positivos, do ponto de vista estatístico, motivo pelo qual foram plicados em todos os ensaios com tratamento enzimático. Nos ensaios onde houve tratamento enzimático, verificaram-se índices de resistência fracos, capacidade de resposta reduzida ou nula por parte das enzimas e um grau não desprezável de variabilidade foram verificados durante os ensaios. A explicação para tal ocorrência foi a variabilidade inerente associada a pastas mecánicas, TMP em particular, as condições bastante uniformes de tratamento (T = 60°C, tempo de incubação igual a 60 minutos, pH ajustado conforme a enzima em estudo) e a presença significativa de lenhina, que impediu o acesso das enzimas a camadas mais internas das fibras. São necessários testes em condições de temperatura, tempo de incubação e pH diferentes para ter a certeza de que as enzimas não conseguem dar um contributo positivo no âmbito da resistência física.

Physical strength is essential for the integrity of the manufactured paper in any of its applications. The aim of this project is to study the effect treatment of TMP by xy-lanases, mannanases, cellulase and laccase would have on the tensile, tearing and bursting strengths of paper manufactured from this type of pulp. Dosage curves were performed with each of the enzymes to be tested on the available TMP. The pulp was previously bleached with H2O2, 3,00% (w/w) and submitted to 1000 revolutions in the PFI mill. Xylanases were NS-51191, NS-51207 and NS-51168; mannanases were NS-51184 and NS-51180; cellulase was NS-51137; and laccase was NS-51003. Repeatability trials were done with NS-51180 and NS-51003 to verify the results in the first tests. Fiber characteris-tics, i.e. length, width, percentage of fines, curl and kinks/mm, as well as TOC, were also measured. The typical refining and bleaching strategies applied had a statistically positive effect, which is why they were applied in all enzymatic treatment trials. Whenever enzymatic treatment was performed, weak resistance indexes, reduced or no responsiveness by enzymes and a not negligible degree of variability were verified during the assays. The explanation for such occurrence was the inherent variability associated with mechanical pulps, TMP in particular, fairly uniform treatment conditions (T = 60 ° C, incubation time equal to 60 minutes, pH ad-justed according to the enzyme at study) and the presence of lignin, which pre-vented the enzymes from accessing the inner layers of the fibers. Tests at differ-ent temperature, incubation time and pH are required to make sure that the en-zymes fail to make a positive contribution in terms of the physical resistance