Enzymes dans la pâte à papier

Types d'enzymes dans la pâte à papier

Le défibrage est l'étape la plus cruciale dans la fabrication du papier, car il transforme les fibres en une forme utilisable pour la production de papier. Les enzymes dans la pâte à papier sont essentielles pour décomposer la lignine et les autres constituants du bois qui inhibent la séparation des fibres. Elles aident également à éliminer les impuretés de la pâte, telles que la résine, les charges et l'encre, améliorant ainsi la qualité des produits papier. Le rôle des enzymes à ce stade ne peut être négligé.

Les types d'enzymes utilisés dans la pâte à papier sont énumérés ci-dessous.

• Amylases : Ce sont des enzymes cellulolytiques qui hydrolysent l'amidon en glucose et autres glucides. Elles aident à dégrader les colles et les charges à base d'amidon qui peuvent être présentes dans le papier. Les amylases sont classées en alpha-amylase, bêta-amylase et glucoamylase, entre autres.
• Cellulases : Ce sont les enzymes dominantes dans la pâte à papier et elles hydrolysent la cellulose en cellobiose et en glucose. Elles aident à dégrader les polymères de la fibre de cellulose et améliorent la résistance et la qualité du papier. La cellulase est une enzyme produite par les champignons, les bactéries et certaines plantes. Elle catalyse l'hydrolyse de la cellulose lors de la conversion de la biomasse en sucres fermentables.
• Laccases : Ce sont des peroxydases du manganèse qui diminuent la teneur en lignine de la pâte en dégradant la lignine par dégradation oxydative. En dégradant la lignine, les laccases peuvent augmenter l'accessibilité des fibres et améliorer l'économie du blanchiment, ce qui améliore l'efficacité globale du processus de blanchiment.
• Pectinases : Ce sont des enzymes qui hydrolysent la pectine, un polysaccharide présent dans les parois cellulaires des plantes. La pectinase améliore la séparation des fibres dans le recyclage du papier en dégradant et en éliminant la pectine. Cette caractéristique est particulièrement bénéfique dans le traitement du papier recyclé, qui peut contenir des impuretés à base de pectine.

Spécifications et maintenance des enzymes dans la pâte à papier

Voici quelques spécifications des enzymes utilisées dans la pâte :

• Gamme de pH : L'activité des enzymes dans la pâte dépend du niveau de pH. Des enzymes sont disponibles pour la pâte avec une large gamme de pH, généralement de 4 à 10. En modifiant le pH de la pâte, chaque enzyme peut prospérer à un point particulier, améliorant ainsi son efficacité fonctionnelle.
• Tolérance à la température : La résistance à la chaleur est une autre caractéristique des enzymes de la pâte. Elles conservent leur capacité catalytique lorsqu'elles sont exposées à des températures élevées, ce qui contribue à accélérer le processus de cuisson de la pâte. Pour un fonctionnement efficace, une plage de température de 50 à 70 degrés Celsius est nécessaire.
• Spécificité du substrat : Les enzymes sont sélectives dans les substrats avec lesquels elles interagissent. Certaines enzymes, par exemple, ciblent des types spécifiques de matières organiques, telles que la lignine ou l'hémicellulose, tandis que d'autres se concentrent sur des types particuliers de glucides ou de cellulose. Différentes combinaisons d'enzymes sont nécessaires pour traiter différents types de matières premières.
• Unités d'activité : L'activité enzymatique est déterminée par la concentration d'enzyme dans la pâte. Les unités d'activité indiquent la quantité de substrat dégradé par l'enzyme en une période spécifiée. Cela affecte la quantité de pâte à traiter et la quantité de chaque enzyme à ajouter.

Pour préserver l'efficacité et les performances des enzymes dans la pâte à papier, il est essentiel de les entretenir. Voici quelques suggestions de maintenance :

• Éviter les températures extrêmes : Il faut éviter la chaleur ou le froid extrêmes car ils peuvent endommager ou désactiver les enzymes. Maintenir une température constante dans la plage recommandée en stockant les enzymes dans des conditions appropriées.
• Prévenir la contamination : Prévenir la contamination en gardant les contenants de produits enzymatiques propres et hermétiquement fermés. Jeter les contenants usagés et éviter de partager les outils ou l'équipement entre différentes substances enzymatiques.
• Contrôle de l'humidité : L'environnement d'humidité doit être contrôlé car une humidité excessive peut entraîner une perte ou une dégradation de l'activité enzymatique. Garder l'espace de stockage sec et bien ventilé pour prévenir le développement de moisissures.
• Rotation du stock : Pour s'assurer que les produits les plus anciens sont utilisés en premier, pratiquer la rotation du stock en utilisant les produits enzymatiques les plus anciens avant leur expiration. Cela peut aider à prévenir le gaspillage et à garantir l'efficacité.

Utilisations des enzymes dans la pâte à papier

Étant donné que l'objectif principal de l'étape de traitement de la pâte est de séparer les fibres, l'utilisation d'enzymes dans la pâte à papier pourrait aider dans ce domaine. En affaiblissant les liaisons des fibres et en les séparant facilement, les enzymes peuvent réduire le besoin d'agitation mécanique. Une agitation mécanique réduite peut avoir de nombreux résultats positifs, tels qu'une moindre consommation d'énergie, des coûts d'équipement réduits et des dommages aux fibres réduits.

L'utilisation d'enzymes dans la pâte peut également permettre des températures de traitement plus basses et une pâte plus lisse. Plus la pâte est lisse, plus la qualité du produit final est élevée. Une pâte de meilleure qualité pourrait entraîner un papier de meilleure qualité avec de bonnes capacités d'impression et une bonne durabilité. Étant donné que les enzymes chitinase et cellulase sont généralement utilisées dans la pâte à papier, elles améliorent non seulement la qualité du papier, mais aussi l'efficacité. Une efficacité enzymatique plus élevée pourrait signifier moins de temps et moins de ressources dépensées pour le traitement afin d'obtenir la quantité habituelle de papier.

Outre l'amélioration de l'efficacité de la production et de la qualité du papier, les enzymes dans la pâte à papier pourraient avoir un effet plus écologique. Les enzymes naturelles pourraient être une approche à faible impact et durable à utiliser dans le traitement de la pâte. L'intégration des enzymes dans le traitement de la pâte pourrait également signifier l'utilisation de moins de produits chimiques dans le processus de fabrication du papier et la production de moins de déchets.

Comment choisir des enzymes dans la pâte à papier

Lors du choix d'enzymes pour la pâte à papier, plusieurs facteurs qui affectent les performances, l'impact environnemental et la rentabilité doivent être pris en compte.

• Compatibilité des matières premières

  S'assurer que l'enzyme sélectionnée fonctionne avec les matières premières spécifiques. Par exemple, si une enzyme est utilisée dans la production de pâte de bois, elle doit extraire efficacement la cellulose du bois.

• Impuretés ciblées

  Différentes enzymes dans la pâte à papier ciblent différentes impuretés. Choisir l'enzyme qui éliminera efficacement les impuretés spécifiques de la fibre qui affecteront la qualité du papier.

• Activité et stabilité

  Prendre en compte le niveau d'activité de l'enzyme et sa stabilité dans les conditions de traitement de la pâte. Sélectionner des enzymes à activité et stabilité élevées pour garantir des performances constantes et fiables pendant la production du papier.

• Options écologiques

  Envisager des options respectueuses de l'environnement, telles que les enzymes biodégradables ou celles qui minimisent l'impact environnemental, afin de promouvoir des pratiques de production du papier durables.

• Rentabilité

  Évaluer les aspects économiques de l'enzyme choisie, en tenant compte de son coût, des exigences de dosage et des économies potentielles grâce à un rendement accru de la pâte, à un temps de traitement réduit ou à une qualité du papier améliorée.

Q&A

Q1 : Quel est le rôle de la cellulose dans les enzymes de la pâte à papier ?

A1 : La cellulose est le principal composant des fibres végétales. La cellulose est un polymère de sucre. Les enzymes qui décomposent la cellulose peuvent aider à décomposer la pâte à papier et à libérer des sucres. Ces sucres pourraient ensuite être utilisés pour la fermentation ou d'autres processus biologiques.

Q2 : Quels sont les avantages de l'utilisation d'enzymes dans le traitement de la pâte et du papier ?

A2 : L'intégration de la technologie enzymatique dans la production de la pâte et du papier peut réduire les coûts et améliorer la qualité des produits. Les enzymes peuvent réduire l'utilisation de produits chimiques, réduire l'impact environnemental, augmenter le rendement en fibres et améliorer l'efficacité globale du processus.

Q3 : Y a-t-il des défis associés à l'utilisation d'enzymes dans la pâte à papier ?

A3 : Bien que l'utilisation d'enzymes dans la pâte à papier offre de nombreux avantages, il existe des défis. Il s'agit notamment de la stabilité des enzymes dans les conditions du processus, de l'intégration potentielle dans les flux de travail existants et du coût de la supplémentation enzymatique.